聂志刚 李 广 雒翠萍 马维伟 代永强



利用混合蛙跳算法优化基于APSIM的旱地小麦产量形成模型参数

聂志刚1,2李 广3,*雒翠萍2马维伟3代永强2

1甘肃农业大学资源与环境学院, 甘肃兰州 730070;2甘肃农业大学信息科学技术学院, 甘肃兰州 730070;3甘肃农业大学林学院, 甘肃兰州 730070

模型参数的快速、准确估算是产量形成模型应用的重要前提。在基于APSIM (agricultural production systems simulator)的旱地小麦产量形成模型参数本土化率定过程中, 存在体量大、耗时长、精度低、效率低的缺点, 本研究利用智能算法优化模型参数, 试图解决上述问题。依据甘肃省定西市安定区李家堡镇麻子川村2002—2005年、凤翔镇安家沟村2015—2016年大田试验数据以及定西市安定区1971—2016年气象和产量资料, 运用混合蛙跳算法分组轮换和全局信息交换的智能策略, 对基于APSIM的旱地小麦产量形成模型参数进行了优化, 并采用相关性分析方法检验。该优化方法利用青蛙智能的群体生物进化学习策略, 可实现对小麦产量形成模型参数的估算, 较APSIM平台参数本土化率定常用的穷举试错法, 参数优化后产量模拟精度显著提高, 均方根误差(RMSE)平均值由79.13 kg hm–2降低到35.36 kg hm–2, 归一化均方根误差(NRMSE)平均值由5.97%降低到2.63%, 模型有效性指数(E)平均值由0.939提高到0.989。该方法全局优化能力强, 收敛速度快。

小麦; 混合蛙跳算法; APSIM; 参数优化

为争取产量形成三要素的充分协调发展, 许多研究者以产量形成因素为主线, 因地制宜构建作物产量形成模型[1-2], 为当地农作物生产调控与预测提供依据。……